Эффекты воздействия нанодоз химических и физических факторов на водных животных. (стр. 1 )

Эффекты воздействия  нанодоз  химических  и физических  факторов  на  водных животных. 

  7 апреля 2016г

  Эффекты воздействия  нанодоз  химических  и физических  факторов  на  водных животных. 

  Кандидат биологических наук   

  Московский государственный университет биологический  факультет *****@***ru

Ключевые слова: нанодозы, гомеопатические дозы, биологически активные соединения, токсиканты, пептиды, феромон тревоги, слабые физические поля, гелиофизические факторы, физиологический статус водных организмов, инфузория - спиростома, рыбы

  Аннотация

Показан биологический эффект воздействия нанодоз химических (неорганических и органических) соединений и физических факторов у водных организмов. В работе приведены экспериментальные результаты автора по влиянию на функционально значимые реакци у инфузорий более чем 25 биологически активных и токсических веществ в нанодозах. У рыб различного систематического положения и на разных уровнях биологической организации выявлен и сопоставлен биохимический эффект нанодоз феромона тревоги. Изучено воздействие слабых физических полей – природного радиоактивного фона и некоторых видов электро8магнитных полей и ионизирующего излучения на физиологический статус водных организмов и физико-химические параметры воды. Обнаружена достоверная корреляция измененй ритмов солнечной активности и интенсивности радиоизлучений со сдвигами биохимических параметров у рыб. Обсуждается универсальность значения малых доз для биоты.

Введение.  Известный русский радиобиолог писал, что «эволюция жизни на нашей планете выявила способность живых организмов использовать для своего процветания ультрамалые количества многих физических и химических факторов, вредных и ядовитых в больших количествах (радиацию, атмосферное давление, и т. д.)» (Кузин) [1]  Это ныне широко изучаемое  явление,  получившее в биологии  название  гормезис,  является в тоже время уже более 200 лет основной парадигмой гомеопатии. Для объективной оценки общих биологических закономерностей  эффекта нанодоз, последние должны изучаться на различных уровнях  организации жизни – в биоценозах,  на уровнях  вида, а также на суборганизменных уровнях – органном, тканевом, клеточном и молекулярном. При таком подходе мы можем говорить о беспристрастной  оценке  их эффекта на  жизненно важные процессы,  проявления которых  кажутся нам порой одиозными.  Эффект ультрамалых как физических, так и химических (в частности гомеопатических ) воздействий это не случайное явление в живой природе.  Одним из парадоксальных эффектов НД является  то,  что биологическая система может "почувствовать" влияние  фактора,  введённого в неё извне в концентрации на несколько  порядков  ниже тех, которые имеются в самой системе (органе, организме и т. п.) [2]. Известно, что в тканях и органах организмов содержится в среднем от 10-8 до 10-11  М  гормонов, нейромедиаторов,  нейропептидов и других биологически активных веществ. Вместе с тем показана  способность клеток и тканей  реагировать на воздействия  в концентрации меньше 10-17 М [3].

  Одним из биогенных веществ, проявляющих свой эффект в  Природе в малых дозах являются  - феромоны, или как их образно называют – гормоны среды. Эти соединения, выделяются растениями и животными в окружающую среду и влияют  на  поведение или физиологическое состояние других особей своего вида (это свойство феромонов называется видоспецифичностью). Особенно полно изучена и широко известна роль  феромонов в жизни  насекомых. В последнее время интенсивно исследуются и получают  практическое применение  феромоны сельскохозяйственных животных и даже человека. Феромоны у водных животных изучены  фрагментарно. В своих исследованиях  мы попытались обнаружить и сравнить эффект малых и сверхмалых доз различных природных биологически - активных и синтетических  веществ, а также выявить их особенности на эволюционно различных группах водных организмов - одноклеточных инфузориях  и  рыбах.

  Цель исследования. Доказать возможность восприятия водными животными нанодоз химических и физических факторов.

  Объекты и методы исследованияльППреiП

  Объектом нашего исследования являлась организм - клетка водная инфузория Spirostomum ambiguum. Спиростома  имеет характерную червеобразную форму (она  родственица хрестоматийно известной инфузории туфельке) с  размерами (длина 1–3 мм, диаметр 0,3–0,5 мм) . В оптимальных условиях спиростома осуществляет равномерное поступательное движение в толще воды со скоростью 2,5 см/мин. Характер движения спиростом обеспечивается механизмом совместного биения ресничек. Проведенное  электронно-микроскопическое исследование свидетельствует о многоплановой морфологической организации протозойной клетки, отражающей полифункциональность спиростомы. Сложная функциональная организация инфузории проявляется в реакции на действие разных раздражителей.  Среди различных «ответных» реакций животных поведение относится к наиболее чувствительным феноменам. Примером может служить спонтанная двигательная активность, свойственная животным всех уровней, включая простейших.  Критерии функционального состояния спиростом разаботаны и аппробиованы сотрудниками  МГУ под руководством проф [4]. Параметры функционального состояния  инфузории следующие по мере его ухудшения 1.изменения показателя лишь на фоне воздействия другим раздражителем в подпороговой дозе 2. Изменение двигательной активности 3.Изменение поведения 4.изменение формы Изменение возбудимости 6. Изменение сроков выживаемости. . Все эти  реакции  поведения и особенности морфологии спиростом позволили создать полуколичественную шкалу оценки степени воздейстаия раздражителя [ 4, 5]. Изменение скорости движения, характера поведения могут служить показателем функционального состояния инфузорий.  В ответ на неблагоприятное воздействие спиростомы  меняют траекторию и скорость движения. Появляются «вертячки», попятное движение и такие «предвестники гибели» как морфологические аномалии тела. Отличительной особенностью этих изменений является реакция на воздействие по принципу «все или ничего», когда все или подавляющее большинство особей популяции проявляют реакцию на внешнее воздействие. Эксперименты всегда проводили  в дневную часть суток (с 9 до 21 часов). .  Поведение спиростом исследовали методом "открытого поля". Количественным показателем служило изменение поведения у одноклеточных животных, оцененое по критерию спонтанной двигательной активности (СДА) и  выраженной  в относительных единицах. Для каждой точки использовали 20 особей. Мерилом  поведения служил индекс двигательной активности - число пересечений  спиростомой  визира  окуляра бинокуляра.  Время  наблюдения  - 5 минут. Время экспозиции - 60 минут. О репрезентативности применяемого критерия  свидетельствуют его колебания у интактных спиостом от 14 до 16 СДА в течении 18 лет проведения исследований.

Низшие позвоночные - рыбы также являлись объектами нашего изучения. Иссследования проводили на  разных  видах  рыб ( карпе, толстолобике, скалярии, тиляпии и ленском осетре). Для каждой точки использовали группу из  3 – 5 рыб, всего в экспериментах использовали более 80 рыб.  Опыт  многолетнего изучения особенностей синдрома стресса у рыб (с 1975 года) помог  нам в адекватной  постановке и проведении экспериментов по изучению стресса  и антистрессовых мероприятиев в этой серии исследований. О физиологическом статусе рыб судили по двум критериям: по биохимическим параметрам слизи in vivo (прижизненная диагностика) и активности одного из индикаторных ферментов стресса -  ацетил-холинэстеразы ( АХЭ). Прижизнено в хроническом эксперименте сдвиги метаболизма, происходящие в организме рыб, можно оценить по изменению состава биологических жидкостей, в частности слизи.  Биохимические показатели слизи определяли, впервые применяемым нами для слизи рыб, аналитическим экспресс-методом  с  помощью реагентов, иммобилизованых  на твердом носителе в мультислойной цветной пленке фирмы " Ames"[6]. Определяли содержание следующих  компонентов наружной слизи: белка, кетонов и гемоглобина, a также изменение рН и плотности слизи.  Cодержание параметров оценивали в следующих единицах - белка в г/л, кетонов в ммоль/л, гемоглобина в мкг/л.  Каждый из  представленых  результатов  среднее из 10 определений  [7]. Определение активности фермента АХЭ проводилось по методике,  разработанной Эллманом и  сотрудниками  и модифицированной в лаборатории профессора  [8].

  Для удобства сравнения эффекта нанодоз многие полученные результаты представлены в процентах. Статистическую обработку всего экспериментального материала проводили непараметрическими методами, используя критерий U (Манн-Уитни), а также рассчитывали коэффициент корреляции Спирмена.

  У рыб исследовали воздействие на уровне целого организма и на уровне ферментных систем рыб запатентованого (патент [9])  препарата циприн.  Источником его служат водорастворимые соединения из кожи рыб в разведении Д15. Циприн  приготовлен по авторской технологии.

  Результаты и обсуждения

  Задачей настоящей работы является представление и обсуждение собственных данных ( полученых  совместно с  коллегами), доказывающих восприятие  водными животными  нанодоз  физических  и  химических факторов.  Следует отметить что в  данной работе речь пойдёт об эфектах нанодоз сопоставимых с гомеопатическими дозам. (Д3 соответствует концентрации 10 - 3). Проверку  закономерностей воздействия нанодоз у инфузорий мы начали с изучения у них реакции на фенозан,  эффект которого по разным критериям подробно исследован сотрудниками лаборатори  профессора  [10]. Последнее и побудило нас опробовать свойства этого антиоксиданта  (ингибитора протеинкиназы С) в ультра малых дозах на спиростоме. Исследовали раствор фенозана, приготовленный по гомеопатической технологии  Д 15, Д 20 и Д25. Для сравнения  проводили исследования потенцированной воды (вода А). [11]. Выявлена способность дифференцированного поведенческого ответа спиростом на спектр изучаемых гомеопатических концентраций. Обнаружен полимодальный характер дозовой зависимости присущий эффекту нанодоз на организмы